JPS5979182A - 原子炉用制御棒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子炉の出力制御およびその安全性を確保す
るために使用する原子炉用制御棒の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその間底点〕

原子炉制御棒は核燃料と共に炉心の主要構成要素をなす
もので、中性子吸収断面積の大きな核種、例えばボロ７
１０　Ｂ１０の粉末状のものまたはベレット状のものを
被核管内に充填したもので、必袈菖；応じて炉心外部か
ら挿入され、炉心の中性子反応度と出力分布を制御する
ために使われる。

原子炉制御棒の構造は、原子炉の炉型５二より異なるが
、−例として沸騰水型原子炉Ｃ１実用されている制御棒
を図面を診照して貌、明する。

第１図は、沸騰水型原子炉の制御棒の胴視図。

第２図は制御棒の一部横断面図である。通常原子炉炉心
には図示しない燃料集合体が制御ｓ１の周囲に規則正し
く配置されている。制御棒１の中央部には十字型の中央
構造体１０を配設し、この中央構造体１０の突出部に制
御棒ブレード２を設け、この制御棒ブレード２内にはス
テンレススチールの被Ｂ　ｒｉ１４の内部にポロンカー
バイドＢ４０の粉末５が一様に充填密封されている中性
子吸収管３が配設されている。このように構成されてい
る制御棒１が出力運転中に炉心の反応度と出力分布の制
御を行なうために炉心下部から炉心内に挿入されると、
中性子吸収管３内のＢ１０はＢ（ｆ、α）Ｌによりヘリ
ウムとリチウムとに変化し、Ｂ１０ｔｈｌＬが減少し、
従ってＢ４０の粉末５の体積膨張および中性子吸収も・
３内の内圧上昇の誘因となる欠点があった。

ところで、一般Ｉ：制御棒の寿命は核的寿命と機械的寿
命の両面から評価され、核的寿命は制御棒の中性子吸収
能すなわちＢ１０ｔにより評価され、機械的寿命は中性
子吸収管の応力評価により決められる。これまでの経験
によるとＢ４０粉末が一様（二充填されている中性子吸
収管を用いる従来の制御棒ではＢ　（＊−＝、α）Ｌｉ
反応によるヘリウムガスの発生により、機械的寿命が核
的寿命の約半分となっており、機械的寿命が制御棒寿命
を支配していた。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の制御棒の欠点を除去するもので、その
目的は、機械的寿命の長い原子炉用制御棒を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、十字状構造Ｃ二
形成されたシース内に中性子吸収材を収めた中性子吸収
管または中性子吸収棒を配設してなる原子炉用制御棒に
おいて、この制御棒内部ｇ二中性子吸収管または中性子
吸収棒から発生するガスを溜める共通のガス溜め室を形
成したものである。

そして、中性子吸収棒は十字状構造また２個のＬ字状構
造で構成されており、また、ガス溜め室は、中性子吸収
管の上部に形成される空間または、中性子吸収棒の中央
部の空間で構成されている。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第３図は、本発明の第１の実施例である原子炉用制御棒
の一部を切欠した斜視図で、先ずその構成を説明すると
、制御棒ブレード２を構成する十字状のシース６内には
上端面５二細穴８を有する中性子吸収管３が配設されて
おり、この中性子吸収管３の各々の上端部は中性子吸収
管３を貫通するための穴を設けた仕切板７に溶接され、
全体として各中性子吸収管３に連続して共通なガス溜め
となる密室９がシース６上部Ｃ二形成されている。

次に、このようｆ二務成された原子炉用制御棒の作用に
ついて説明すると、原子炉の出力運転を行ない連転時間
が経過するｌ二したがい中性子吸収管３内のＢＩＯがＢ
（ＩＦ、α）ＬＬによりヘリウムとリチウムと（２変化
しこの中性子吸収管３内（ニヘリウムガスが生成される
。そして、この中性子吸収管３内のヘリウムガスは各々
の中性子吸収管３の上端面に設けた細穴８からシース６
上部（二形成したガス溜めとなる密室９へ導入される。

このため、各々の中性子吸収管３内の中性子反応度が異
なっていても特定の中性子吸収管３の内圧のみが上昇す
ることもなく、同一の制御棒ブレード２内ｌ二配設され
ている各々の中性子吸収管３は反応度に関係なく常に同
一の内圧を保持することになるので、各々の中性子吸収
管３の反応歴差（：よる中性子吸収管３の損傷を緩和す
ることができる。

上記実施例ではステンレス材よりなる一重管の中性子吸
収管内≦二Ｂ４０粉末を充填した中性子吸収管を使用し
た例について説明したが、中性子吸収材を充填した中性
子吸収管ならすべて適用され、ｔた、中性子吸収管自身
は中性子吸収管の母管の内面を二中性子吸収材よりなる
緩和材として２重管構造としたものあるいは単なる出力
運転時の中性子吸収材の膨張を緩和する目的での２貝管
構造の中性子吸収管など１二も適用されることは勿論で
ある。しかも中性子吸収管の材質ｔマステンレス拐に限
定されないものである。

さらに、上記実施例では、制御棒の中性子吸収管上部の
密室を共通のガス溜め室としているが、この共通のガス
溜め室として上記実施例の中央構造体に相当する部分を
用いてもよく、この例を第４図について説明する。

すなわち、第４図は、本発明の第２の実施例の横断面図
を示すもので、制御棒ブレード１ｊを構成する十字状の
シース１２内Ｃは中性子吸収管■３が積み布ねられてお
り、同図から明らかなようζ１第１実施例の中央構造体
に相当するものはない。そして、この十字状の中性子吸
収棒】３内に充填した中性子吸収材１４が中央部の空間
に移動しないように十字状の各々の屈曲部側には中心ｉ
ニガス流通用の孔１５を有する止め金具１６が固着され
ている０この第２の実施例における制御棒は上記のよう
に構成されているから第１の実施例の中央構造体が有っ
た中央部分に中性子吸収棒１３のガス溜め室１７が形成
されることになり、このガス溜め室１７が中性子吸収棒
１３内の内圧の上昇を吸収するものである。

第５図は、本発明の第３の実施例の横断面図を示すもの
で、上６［シ第２の実施例の原子炉用制御棒と同様に中
央構造体に相当するものＵ無く、上記第２の実施例の十
字状を形成した中性子吸収棒の代りにＬ字状の中性子吸
収棒２０を２個用いて十字状を形成するようＣ二構成し
たものである。このために、Ｌ字状中性子吸収棒２０の
屈曲部２４の外側を扁平とした扁平部２５を形成し、２
個のＬ字状中性子吸収棒２０の扁平部分２５を背中合せ
にして全体として十字状構造とし、制御用ブレード１８
を十字状シース１９内に積み重ねたものである。そして
、Ｌ字状中性子吸収棒２０の各屈曲部側には中性子吸収
材２１の移動を防ぐために中心にガス流通用の孔２２を
有する止め金２３が固着されている。

この第３の実施例における制＠１１４Ｉは、上記のよう
に構成されているので、上記第２の実施例と同様に制御
棒の中央部分にガス溜め室２６が形成されることＣ二な
り、このガス溜め室２６が中性子吸収棒２０内の内圧の
上昇を吸収するものである。また、本実施例による２個
１組のＬ字状中性子吸収棒を同じ方向に積み重ねるので
はなく、一段あるいは数段ごとにその位館を９０度ずつ
ずらして積み重ねると揺れに対する耐力が増加するもの
である。さら６二層曲部を一定の曲率半径をもって屈曲
させ、それを交互１１９０度ずつずらして積み庫ねると
さらに揺れご二対する耐力が増加するものである。

〔発明の効果〕

以上１５２明したように、本発明によれば、制御棒内で
広いガス溜め室を有しているため内圧上昇が少なくなり
、制御棒の機械的寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の沸脂水型原子炉Ｃ使用されて
いる制御棒の斜視図および横断面図、第３図は本発明の
一実施例である原子炉用制御棒の一部切欠斜視図、第４
図及び第５図はそれぞれ本発明の他の実施例の一部拡大
断面図である。 １・・・制御棒　　　　２，１１．１８・・・ブレード
３・・・中性子吸収管　５　ｔ　１４．２１・・・中性
子吸収管６．１２．１９・・・シース　１０・・・中央
構造体］３．２０・・・中性子吸収棒　１５，２２・・
・孔１６．２３・・・止め金　　９．１７．２６・・・
ガス溜め室第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）十字状構造Ｃ二形成されたシース内に中性子吸収
   材を収めた中性子吸収管または中性子吸収棒を配設して
   なる原子炉用制御棒において、この制御棒内部Ｃ二中性
   子吸収管または中性子吸収棒から発生するガスを溜める
   共通のガス溜め室を形成したことを特徴とする原子炉用
   制御棒。 （２）　ガス溜め室は、中性子吸収管の上部の空間であ
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉用制御棒。 （８）　　ガス溜め室は、中性子吸収棒の中央部の空間
   である特許請求の範囲第１項記載の原子炉用制御棒。 （４）中性子吸収４ｉ！ｌ！は十字状構造または２個の
   Ｌ字状構造で構成されている特許請求の範囲第１項記載
   の原子炉用制御棒。